一种提高车辆燃油效率的通用内燃机推进方法及相应的传动设计
基于对内燃机 (IC) 工作曲线的分析，推广了一种以案例为重点的推进方法，以提高车辆的燃油效率。通过高效的单级齿轮传动控制发动机始终运行在最佳工作状态，市场上不同品牌的内燃机推进方法的例子表明，这种方法有可能将发动机燃料消耗降低 5 ~ 39%。然后开发了一个 n 速比自动单级齿轮变速器的概念设计。
内燃机工作曲线的讨论
通常，有两种类型的测试：以可变速度进行测试，以及恒速测试。速试验可分为全负荷试验和部分负荷试验。进行恒速测试主要是为了确定比油耗。
火花点火 (SI)发动机的最大功率测试，油门全开，通过刹车力矩维持最低转速。当发动机在温度平衡附近运行时，检测燃料消耗。进行变速部分负载，例如负载的1/N，调整制动器和油门以达到每个速度下最大功率的1/N。制动马力与速度的关系曲线无需运行测试，油耗会随着负载和油门的变化而变化。
压燃式 (CI) 发动机变速全功率试验通过与SI发动机测试相同的程序，调整制动扭矩直到达到最低工作转速，燃油泵喷射一定量的燃油，使废气略带颜色，排气烟的颜色是识别最大负荷的好方法。这表明发动机接近最大负荷，因为一些燃料在烟雾中被浪费了。
恒速测试是用可变油门从空载到满载进行的，以获得平滑的曲线。从空载开始，调节油门以获得指定速度。第一次运行后，增加负载并将油门开得更大以保持相同的速度。测试一直持续到最后一次全负载运行时节气门全开。在 CI 发动机测试中，最后一次测试会在废气中产生烟雾。
利用内燃机工作曲线开发的推进方法
为了更好地理解内燃机的工作特性， 这里采用制动力矩曲线和bsfc曲线进行分析。实验结果显示了如何使用发动机速度、输出扭矩和燃料消耗之间的独特关系可以提高燃料效率。采用高效齿轮传动可以使内燃机运行在最理想的转速范围内，同时做功在它最常用的速度范围。内燃机可以以最低的油耗运行在最理想的转速下，完成原本应该以最常用转速完成的工作。
通过对发动机输出扭矩和输出转速的研究，提供了通过适当的传动比来开发一对输出速度和扭矩以匹配最常用的速度和扭矩的可能性。如果最期望的速度范围远离最常用的速度，则传动比可以相对较大。
在这种情况下，变速器输出轴的输出扭矩可能与最常用的扭矩不匹配；但是，在这种情况下，通过使用更接近最常用速度的适当速度来代替最需要的速度，会使传动比变小。这样一来，虽然油耗略高于理想情况，但仍会利用内燃机的工作特性，达到更好的燃油效率。
与传统推进方式相比，所提出的推进方式可降低油耗达5~39%。对于不同类型的内燃机，其工作曲线有很大差异。值得注意的是，对于每个单独的发动机，对应于最常用速度范围的燃料减少比和扭矩变化比的曲线可能与实验结果略有不同，因为该曲线是从平均值发展 而来的。
然而，统计结果能够科学地验证所提出的推进方法，并确保其在节能方面的应用。基于case-emphasised的推进方式，一般很难有一个多传动比的变速器来满足车辆所有内燃机控制的需要。一种通用的解决方案是使用无级变速器 (CVT)，令人失望的是，应用于车辆的CVT机械效率很低，通常在80%左右。
以目前汽车传动设计中广泛使用的机械式CVT现有存量来看，由于这些CVT都是以摩擦力传递动力，摩擦消耗能量是不可避免的。因此，此类 CVT 的效率永远无法令人满意。如果采用目前的CVT技术来执行case-emphasised的推进方式，那么内燃机的整体燃油效率反而会变差而不是提高。
n速比自动变速器的概念设计
如果内燃机采用所提出的推进方法并与 n 速比自动变速器相结合，与传统推进方法和传统 CVT 相比，它可以降低总油耗。首先，所有安装在传动轴上的齿轮副都可以不受限制地绕轴旋转，从而得到旋转轴承的支撑。在应用中，传动控制器可以匹配任意推进情况下最常用速度与最理想速度之比的适当传动比I。
如果n档自动变速器的档位区间比较窄，效果会比较好。如果控制齿轮副提供相应的传动比，则电磁执行器将被驱动。随着执行器的膨胀，离合器叶片之间的接触力将齿轮固定在轴上旋转。这样，这对配对齿轮就可以开始传递动力和运动了。
显然，与此同时，其他未锁紧的齿轮副也会随着轴承在轴上自由转动。这样，支撑轴承承受的接触载荷很小，由此产生的能量消耗可以忽略不计。这种类型的电磁离合器以优良的工作性能广泛应用于数控机床系统控制中。综合结果表明，n 速比自动变速器的概念设计为所提出的推进方法提供了有效途径。
参考文献：
【1】《汽车技术》
【2】《机械液压系统与液压传动》
【3】《机械设计》
